超級(jí)電容器作為當(dāng)前新興的能源存儲(chǔ)器件突破了傳統(tǒng)電容器和電池面臨的局限性,以其較高的功率密度、長循環(huán)壽命及快速充放電能力等特性在科研領(lǐng)域及實(shí)際應(yīng)用方面都得到廣泛關(guān)注。但是與電池相比,超級(jí)電容器的能量密度相對(duì)比較低,因此限制了其廣泛應(yīng)用。通過能量密度計(jì)算公式E=0.5（CV）2,可以看出提高能量密度的關(guān)鍵在于提高超級(jí)電容器的比容量C和拓寬其工作電壓窗口 V,而這些電化學(xué)性能提升的核心在于電容器的電極材料。超級(jí)電容器中儲(chǔ)能反應(yīng)主要發(fā)生在電極材料的表面及其體相中。因此,電極材料的微納結(jié)構(gòu)如比表面積、孔徑結(jié)構(gòu)、界面效應(yīng)及化學(xué)和熱力學(xué)穩(wěn)定性等,對(duì)于電極材料反應(yīng)活性位點(diǎn)的暴露、電解液離子的傳輸和擴(kuò)散、比容量和能量密度的提升及循環(huán)壽命的延長等都起著至關(guān)重要的作用。如何構(gòu)建具有合理微納結(jié)構(gòu)的電極材料以獲得高電化學(xué)性能的電容器是本論文研究的重點(diǎn)。本論文首先本著“師法自然”的原則以生物質(zhì)材料為來源,通過調(diào)控碳材料的微納結(jié)構(gòu),得到比表面積較大、導(dǎo)電性較高的中空纖維狀分級(jí)多孔碳材料,提高碳材料的能量密度。其次,為進(jìn)一步提升電容器的能量密度,打破碳材料在理論比容量方面的局限性,利用具有高理論比容量的贗電容電極材料... 

【文章頁數(shù)】：160 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級(jí)電容器概述
        1.2.1 雙電層電容器
        1.2.2 贗電容器(法拉第電容器)
    1.3 超級(jí)電容器的組成
        1.3.1 超級(jí)電容器的隔膜、集流體和電解液
        1.3.2 超級(jí)電容器電極材料
            1.3.2.1 碳材料
            1.3.2.2 聚電解質(zhì)(Conducting polymers (CPs))
            1.3.2.3 過渡金屬氧化物/氫氧化物材料
            1.3.2.4 金屬有機(jī)框架材料(Metal Organic Frameworks (MOFs))
        1.3.3 超級(jí)電容器電極材料的發(fā)展趨勢
    1.4 柔性超級(jí)電容器簡介
    1.5 選題依據(jù)及主要研究內(nèi)容
    1.6 參考文獻(xiàn)
第二章 基于生物質(zhì)基分級(jí)多孔碳微納結(jié)構(gòu)材料的制備及其電化學(xué)性能的研究
    2.1 引言
    2.2 樣品制備與表征
        2.2.1 樣品的制備
        2.2.2 樣品表征
        2.2.3 電化學(xué)測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 電化學(xué)性能表征
    2.4 本章小結(jié)
    2.5 參考文獻(xiàn)
第三章 基于三維自支撐Ni-Co-N/NiCo_2O_4/GFs微納結(jié)構(gòu)材料的制備及其非對(duì)稱超級(jí)電容器電化學(xué)性能的研究
    3.1 引言
    3.2 樣品制備與表征
        3.2.1 樣品的制備
        3.2.2 樣品表征
        3.2.3 電化學(xué)測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)表征
        3.3.2 電化學(xué)性能表征
    3.4 本章小結(jié)
    3.5 參考文獻(xiàn)
第四章 基于三維自支撐導(dǎo)電MOFs微納陣列結(jié)構(gòu)材料的制備及其電化學(xué)性能的研究
    4.1 引言
    4.2 樣品制備與表征
        4.2.1 樣品的制備
        4.2.2 樣品表征
        4.2.3 電化學(xué)測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 電化學(xué)性能表征
    4.4 本章小結(jié)
    4.5 參考文獻(xiàn)
第五章 基于三維自支撐Co-MOFs/Ni,Co-LDH微納結(jié)構(gòu)材料的制備及其電化學(xué)性能的研究
    5.1 引言
    5.2 樣品制備與表征
        5.2.1 樣品的制備
        5.2.2 樣品表征
        5.2.3 電化學(xué)測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 結(jié)構(gòu)表征
        5.3.2 電化學(xué)性能表征
    5.4 本章小結(jié)
    5.5 參考文獻(xiàn)
第六章 結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 未來需要解決的問題
攻讀博士期間取得的科研成果及參與的科研項(xiàng)目
致謝
附錄
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)

博士論文
[1]可再生資源制備的碳?xì)饽z及其復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能研究[D]. 郝品.山東大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3688299